谈谈卡宾问题（四）：插入反应

在前面几期我们简单的聊了有关卡宾和烯烃的环丙烷化反应，现在我们将继续讨论卡宾的一些特殊的反应，比如插入到一根 sigma 键中。通常来说活泼的卡宾容易插入到一根 X-H 键中，这里 X 可以是 C、O 以及 N 原子，如下图所示，这里还给出了一个反应实例，净的结果相当于在羧酸上做了一个高效的 (100% yield) 酯化：

当然，这里的机理并不是卡宾的，而是如下的这样一个过程：

更多情况下，我们要讨论的是卡宾插入到一根 C-H 键中的情况，由于卡宾本身过于活泼，分子间的插入反应几乎不存在化学选择性[1]，哪怕在气相中的反应会比在溶液中的反应相对更好，在气相中伯/仲/叔碳与卡宾的反应速率比大概为 1/1.2/1.5 [2]。官能团化的卡宾对不同 C-H 键的插入反应的选择性有一定的提升[3]。

相对于上述这些分子间的反应，由于差的化学选择性，在合成上没有太大的应用。相反的，分子内的反应往往可以给出较好的结果。在上一期中我们讲到过渡金属可以促进重氮化合物生成卡宾，除了当时我们具体介绍的金属铜以外，金属铑也具有类似的促进作用。卡宾发生分子内的插入反应，更倾向于生成一个五元环：

同铑进行配位的基团自身的位阻效应和电子效应可以显著影响卡宾反应的化学选择性[4]，不过总体上来说，配体的吸电子能力越弱，卡宾的活性就相对越低，反应的选择性会更好[5]。

写在之后：有关对映选择性的问题这里不做过多的介绍，仅讨论卡宾反应的化学选择性问题。因为卡宾确实是一个相当活泼的中间体，当分子中存在多个可以反应的 C-H ，卡宾都有可能与之发生反应。与此同时，卡宾的加成反应 (环丙烷化) 以及后面会提到的重排反应等，都会成为竞争因素，因此过渡金属催化剂的位阻和电性在这里起到了非常关键的作用，参考文献[4]是一篇94年的angew，里面详细地介绍了上述这些问题，在此无法详细的展示出来，如果对此有兴趣，可以回归文献来了解一些更详细的结论。

参考文献

[1] D. B. Richardson, M. C. Simmons, and I. Dvoretzky; J. Am. Chem. Soc.; 83, 1934.

[2] M. Frey; ibid.; 80, 5005.

[3] a) M. P. Doyle, J. Taunton, S.-M. Oon, M. T. H. Liu, N. Soundararajan, M. S. Platz,    and J. E. Jackson; Tetrahedron Lett.; 29, 5863; b) R. M. Moss and S. Yan; Tetrahedron Lett.; 39, 9381; c) W. von E. Doering and L. H. Knox; J. Am. Chem. Soc., 83, 1989.

[4] A. Padwa and D. J. Austin; Angew. Chem. Int. Ed. Engl.; 33, 1797.

[5] a) M. P. Doyle, L. J. Westrum, W. N. E. Wolthuis, M. M. See, W. P. Boone, V. Bagheri, and M. M. Pearson; J. Am. Chem. Soc.; 115, 958; b) M. P. Doyle, A. B. Dyatkin, G. H. P. Roos, F. Canas, D. A. Pierson, and A. van Basten; J. Am. Chem. Soc.; 116, 4507.